Científicos de la Universidad de Kyushu han desarrollado una celda de combustible de óxido sólido que opera de manera eficiente a 300°C, una reducción significativa respecto a los típicos 700-800°C. Este avance utiliza óxidos dopados con escandio para permitir un transporte rápido de protones sin obstrucción de la red. La innovación podría reducir costos y acelerar la adopción del poder del hidrógeno.
Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) prometen una generación de electricidad eficiente y duradera a partir de hidrógeno, produciendo solo agua como subproducto. Sin embargo, sus altas temperaturas de operación de 700-800°C requieren materiales resistentes al calor, lo que eleva los costos y limita su uso generalizado.
Investigadores de la Universidad de Kyushu abordaron este desafío diseñando electrolitos que conducen protones rápidamente a solo 300°C. Como se informa en Nature Materials, el equipo dopó estanato de bario (BaSnO3) y titanato de bario (BaTiO3) con altos niveles de escandio (Sc), logrando una conductividad protónica superior a 0,01 S/cm, comparable a las SOFC convencionales a 600-700°C.
El profesor Yoshihiro Yamazaki, quien lideró el estudio, explicó la innovación: «Reducir la temperatura de trabajo a 300°C recortaría los costos de materiales y abriría la puerta a sistemas de nivel de consumo». La clave radica en la red cristalina: los átomos de escandio forman una «autopista ScO6» de oxígenos enlazados, creando un camino ancho y de vibración suave que permite que los protones se muevan libremente sin quedar atrapados.
Yamazaki señaló el dilema anterior: «Añadir dopantes químicos puede aumentar el número de protones móviles que pasan por un electrolito, pero suele obstruir la red cristalina, ralentizando los protones». El análisis estructural y las simulaciones confirmaron que estos óxidos «más blandos» absorben más escandio que los materiales tradicionales, resolviendo el equilibrio.
Este avance no solo apunta a SOFC asequibles, sino que también se extiende a electrolizadores de baja temperatura, bombas de hidrógeno y reactores de conversión de CO2. Yamazaki concluyó: «Nuestro trabajo transforma una paradoja científica de larga data en una solución práctica, acercando el poder del hidrógeno asequible a la vida cotidiana».
Los hallazgos aparecen en el artículo de la revista: Kota Tsujikawa et al., «Mitigating proton trapping in cubic perovskite oxides via ScO6 octahedral networks», Nature Materials, 2025; 24(12):1949, DOI: 10.1038/s41563-025-02311-w.